1.8. Основы расчета вышек

расчет буровых вышек

При бурении на вышку действуют следующие нагрузки: полезный груз (нагрузка на крюке), собственный вес вышки и ветровые усилия.

Полезный груз периодически прилагается к верху вышки и через кронблок и подкронблочную площадку передается на ноги вышки.

Собственный вес вышки действует непрерывно. Ветровые усилия, воспринимаемые вышкой, действуют непредвиденно в течение неопределенного периода времени.

Полезный груз определяется умножением наибольшего веса колонны обсадных или бурильных труб (наиболее тяжелой) на коэффициент запаса прочности, который учитывает дополнительные нагрузки (трение труб о стенки скважины, прихват колонны и пр.). Собственный вес вышки ориентировочно определяется по типовым конструкциям.

После определения всех нагрузок проверяют сечения принятого материала и, если выбранные размеры окажутся недостаточными, делают соответствующие исправления или дополнительно укрепляют вышку. После этого расчет повторяют уже с исправленными размерами материала.

Ветровые усилия считаются действующими в среднем перпендикулярно к вертикальной проекции грани вышки и принимаются по удельным давлениям согласно нормам для ветровых усилий в различных местностях Союза.

Максимальная нагрузка, приложенная на подъемном крюке, получается при расхаживании прихваченной в скважине колонны. Некоторые специалисты считают, что вышка должна выдержать усилие, достаточное для того, чтобы вырвать резьбу обсадных труб из муфтового соединения. Для обсадной колонны диаметром 10 ", вес 1 м которой 61 кг, вырывающее усилие будет 240 т. Эту нагрузку вышка должна выдержать, не разрушившись.

Другие специалисты считают, что вышка должна выдержать усилие, достаточное для разрыва каната полиспастной системы. Тогда, если взять десятиструнную оснастку талей между лебедкой и кронблоком при 1" канате, состоящем из 6 х 19 проволок, разрывающее усилие для каната составит 264 т. Это усилие вышка и должна выдержать, не разрушившись.

Испытание на разрушение вышки ВМ-28, произведенное на заводе имени 1 Мая в 1938 г., показало, что разрушение вышки произошло при усилии 395 т.

Вышка рассчитывается по весу наиболее тяжелой колонны, принятой согласно проекту конструкции скважины. Нагрузка на подъемный крюк увеличивается, так как при подъеме и рассаживании труб приходится преодолевать их трение о стенки скважины, а иногда освобождать трубы при захвате их обваливающейся неустойчивой породой, или же в кривых и направленных скважинах при попадании труб в желоб. Поэтому нагрузка на крюк принимается соотношение между натяжением талевого каната и нагрузкой на вышку без учета потерь на трение в канате и подшипниках талевых блоков. Натяжение ходового и мертвого концов каната принимается одинаковым, хотя в действительности разность величин этих натяжений, зависящая от направления и скорости движения крюка, может доходить до 50%. При подъеме крюка натяжение ходового конца талевого каната больше натяжения мертвого конца, а при спуске крюка меньше т. е. в первом приближении принимается, что натяжения мертвого и ходового концов каната одинаковы.

При одной и той же нагрузке на крюк приложенное усилие на вышку будет меньше при закреплении мертвого конца каната на талевом блоке по сравнению с креплением каната на рамном брусе вышки. Однако в последнем случае получается более симметричная нагрузка на все ноги вышки. Кроме того, в первом случае возникает горизонтальная составляющая сила от натяжения в ходовом конце каната

Кронблок или система неподвижных блоков талевой системы устанавливается так, чтобы равнодействующая сила была приложена в центре верхней рамы вышки. Если мертвый конец каната закреплен на рамном брусе, равнодействующая полезного груза может быть приложена отвесно в центре кронблочной рамы.

 

 

 

Понравилась эта статья? Поделитесь ею!